スラスト玉軸受
【課題】負荷容量を大きくして、寿命および信頼性を向上することができるスラスト玉軸受を提供する。
【解決手段】スラスト玉軸受２１は、回転軸線を含む平面で切断した断面において、内輪２２ａおよび外輪２２ｂのそれぞれの軌道面２４ａ、２４ｂと玉２３とが軸方向の異なる接触点２５ａ、２５ｂで接触してスラスト荷重を支持する。ここで、内輪２２ａの接触点２５ａの位置する側の軌道面２４ａと内輪２２ａの外側面となる外径面２６ａとの角に位置するエッジ２７ａは、回転軸線と平行であって玉２３の中心を通る直線２９ａを径方向の境界として、内輪２２ａの主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置するよう構成されている。
【解決手段】スラスト玉軸受２１は、回転軸線を含む平面で切断した断面において、内輪２２ａおよび外輪２２ｂのそれぞれの軌道面２４ａ、２４ｂと玉２３とが軸方向の異なる接触点２５ａ、２５ｂで接触してスラスト荷重を支持する。ここで、内輪２２ａの接触点２５ａの位置する側の軌道面２４ａと内輪２２ａの外側面となる外径面２６ａとの角に位置するエッジ２７ａは、回転軸線と平行であって玉２３の中心を通る直線２９ａを径方向の境界として、内輪２２ａの主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置するよう構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スラスト玉軸受に関し、特に、負荷容量の大きい箇所に使用されるスラスト玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な風力発電機は、ブレードによって受けた風力エネルギーを基に、発電機等を利用して発電する。図１２は、従来における風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。図１２を参照して、風力発電機１０１は、風力を受けるブレード１０２と、ブレード１０２を一端に固定する主軸１０３と、主軸１０３の他端に接続された増速機１０４と、ロータ軸を介して増速機１０４に連結された発電機１０５と、ナセル１０６とを含む。発電機１０５等は、ナセル１０６内に収容されている。ナセル１０６は、高所において、内輪の内径を２ｍ前後とする大型旋回軸受（図示せず）を介して支持台（図示せず）に旋回可能に取り付けられている。ナセル１０６を支持する大型旋回軸受には、スラスト荷重を受けることができるスラスト軸受が使用される。また、ブレード１０２についても、受ける風力の調整等の観点から、スラスト荷重を受けることができる大型旋回軸受１０７によって旋回可能に支持されている。なお、このようなナセルを支持する大型旋回軸受が、特許第３７０６３９６号（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特許第３７０６３９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ブレード１０２やナセル１０６は風等により様々な方向から荷重を受けるため、風力発電機に使用される大型旋回軸受には、大きなスラスト荷重やモーメント荷重が作用する。ここで、上記した大型旋回軸受の転動体が玉であると、このような荷重が作用したときにスラスト軸受に含まれる軌道輪の軌道面と玉との接触角が大きくなる。そうすると、玉と軌道面との接触楕円が軌道面を乗り上げて、玉がエッジ当たりとなる虞がある。
【０００４】
これを、図１３を用いて説明する。図１３は、上記した大型旋回軸受として使用される従来におけるスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。図１３を参照して、スラスト玉軸受１１１は、内輪１１２ａと、外輪１１２ｂと、内輪１１２ａおよび外輪１１２ｂの軌道面１１４ａ、１１４ｂ上を転動する玉１１３とを備える。なお、一点鎖線で、玉１１３のピッチ円１１９ａを示す。
【０００５】
軌道面１１４ａ、１１４ｂと玉１１３とは、二点鎖線で示す同じ作用線１１９ｂ上にある接触点１１５ａ、１１５ｂにて、それぞれ接触する。また、図１３中のハッチング部分で、玉１１３と軌道面１１４ａ、１１４ｂとの接触時における接触楕円１１８ａ、１１８ｂを示している。ここで、例えば、内輪１１２ａが受ける矢印ＸＩＩＩの方向またはその逆の方向のスラスト荷重やモーメント荷重が大きくなると、玉１１３と軌道面１１４ｂとの接触角θが大きくなる。接触角θとは、図１３において、軸受の回転軸に垂直な直線１１９ｃと作用線１１９ｂとが交わる角度である。なお、図１３中、直線１１９ｃは点線で示している。そうすると、内輪１１２ａのうち、接触点１１５ａの位置する側の軌道面１１４ａのエッジ１１７ａ、すなわち、軌道面１１４ａと外径面１１６ａとの交わる角に位置するエッジ１１７ａに玉１１３の接触楕円１１８ａが重なるようになる。その結果、玉１１３がエッジ１１７ａを乗り越えて、玉１１３と内輪１１２ａとがエッジ当たりしてしまう虞がある。
【０００６】
従来は、このようなエッジ当たりを防止するために、玉１１３と軌道面１１４ａとの初期の接触角θを約４５度とし、θを小さくして対応していた。しかし、θが小さいと、スラスト玉軸受１１１の荷重の負荷容量が小さくなってしまう。このようなスラスト玉軸受１１１は、寿命が短く、また、信頼性が低いものとなってしまう。
【０００７】
この発明の目的は、負荷容量を大きくして、寿命および信頼性を向上することができるスラスト玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るスラスト玉軸受は、外径側に軌道面を有する内輪、および内輪に対向して設けられ内径側に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、軌道面上を転動する複数の玉とを備える。また、スラスト玉軸受は、回転軸線を含む平面で切断した断面において、内輪および外輪のそれぞれの軌道面と玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持する。ここで、上記した断面において、軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、接触点の位置する側の軌道面と軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、回転軸線と平行であって玉の中心を通る直線を径方向の境界として、軌道輪の主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置する。
【０００９】
このようなスラスト玉軸受は、荷重負荷時において、玉の接触楕円が軌道面のエッジに重なる虞を低減して、玉のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉と軌道面とが接触する初期接触角を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００１０】
この発明の他の局面においては、スラスト玉軸受は、外径面に軌道面を有する内輪、および内輪に対向して設けられ内径面に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、軌道面上を転動する複数の玉とを備える。また、スラスト玉軸受は、回転軸線を含む平面で切断した断面において、内輪および外輪のそれぞれの軌道面と玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持する。ここで、上記した断面において、軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、接触点の位置する側の軌道面と軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、軌道輪と玉との接触時に形成される接触楕円の外側にある。
【００１１】
このようなスラスト玉軸受についても、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができ、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００１２】
好ましくは、玉と軌道面との初期接触角は、５０度以上７０度以下である。玉と軌道面との初期接触角をこのような範囲とすることにより、スラスト玉軸受の負荷容量を確実に大きくすることができ、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、エッジには、面取りが設けられている。こうすることにより、エッジと玉が接触した場合であっても、玉とエッジとの接触によるエッジ応力を緩和することができる。面取りは、Ｒ面取りが好ましい。こうすることにより、軌道面とエッジを滑らかに連ねることができる。
【００１４】
さらに好ましくは、スラスト玉軸受は、複列である。こうすることにより、さらに負荷容量を大きくして、さらに、寿命および信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このようなスラスト玉軸受は、荷重負荷時において、玉の接触楕円が軌道面のエッジに重なる虞を低減して、玉のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉と軌道面とが接触する初期接触角を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受を、例えば、ナセルやブレードを支持する軸受として適用した風力発電機の一例を示す図である。図２を参照して、風力発電機１１は、風力を受けるブレード１２と、ブレード１２を一方端に固定された主軸１３と、主軸１３を支持する主軸支持軸受１４と、主軸支持軸受１４を組み込む軸受ハウジング１５と、主軸１３の他方端に取り付けられた増速機１６と、増速機１６に連結された発電機１７と、発電機１７等を覆うナセル１８とを含む。増速機１６の出力軸は、発電機１７のロータ軸に結合されている。ナセル１８は、内輪の内径を２ｍ前後とする大型旋回軸受１９ａで支持台２０上に旋回自在に支持されている。ナセル１８は、旋回用モータにより、減速機を介して任意の角度に旋回させられる。また、ブレード１２についても、受ける風力の調整等の観点から、スラスト荷重を受けることができる大型旋回軸受１９ｂによって支持されている。ここで、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受は、ナセル１８を旋回自在に支持する大型旋回軸受１９ａやブレード１２を支持する大型旋回軸受１９ｂとして適用される。
【００１７】
次に、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受について説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。図１は、スラスト玉軸受２１が支持する回転軸の回転軸線（図示せず）を含む平面で切断した場合の断面図である。
【００１８】
図１を参照して、スラスト玉軸受２１は、外径側に軌道面２４ａを有する内輪２２ａ、および内輪２２ａに対向して設けられ内径側に軌道面２４ｂを有する外輪２２ｂを含む軌道輪と、軌道面２４ａ、２４ｂ上を転動する複数の玉２３と、複数の玉２３を保持する保持器（図示せず）とを備える。内輪２２ａの外径面２６ａおよび外輪２２ｂの内径面２６ｂは、スラスト玉軸受２１の回転軸線方向に真直ぐに延びている。なお、玉２３の中心を通り、回転軸線に平行な直線２９ａを図１中の一点鎖線で示している。また、図１においては、理解の容易の観点から、保持器の図示を省略している。
【００１９】
スラスト玉軸受２１は、内輪２２ａおよび外輪２２ｂのそれぞれの軌道面２４ａ、２４ｂと玉２３とが軸方向の異なる接触点２５ａ、２５ｂで接触し、図１中の矢印Ｉの方向またはその逆の方向に負荷されるスラスト荷重を支持する。接触点２５ａと接触点２５ｂはそれぞれ、玉２３の中心を通り、図１中の二点鎖線で示す荷重の作用線２９ｂ上にある。なお、図１中のハッチング部分で、玉２３と軌道面２４ａ、２４ｂとの接触時における接触楕円２８ａ、２８ｂを示している。また、軸受の回転軸線に垂直な直線２９ｃと作用線２９ｂとのなす角を接触角α１として示している。図１中、直線２９ｃは、点線で示し、作用線２９ｂは、二点鎖線で示している。
【００２０】
ここで、図１に示す断面において、内輪２２ａの接触点２５ａの位置する側の軌道面２４ａと内輪２２ａの外側面となる外径面２６ａとの角に位置するエッジ２７ａは、回転軸線と平行であって玉２３の中心を通る直線２９ａを径方向の境界として、内輪２２ａの主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置するよう構成されている。ここで、内輪２２ａの場合、主要部が位置する一方側は、直線２９ａよりも内径側となり、エッジ２７ａが位置する他方側は、直線２９ａよりも外径側となる。すなわち、玉２３のピッチ円の直径であるＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）をＬ１とし、エッジ２７ａを含む外径面２６ａの直径をＬ２とすると、Ｌ２＞Ｌ１となるよう構成されている。また、外輪２２ｂの接触点２５ｂの位置する側の軌道面２４ｂと外輪２２ｂの外側面となる内径面２６ｂとの角に位置するエッジ２７ｂについても、回転軸線と平行であって玉２３の中心を通る直線２９ａを径方向の境界として、外輪２２ｂの主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置するよう構成されている。外輪２２ｂの場合、主要部が位置する一方側は、直線２９ａよりも外径側となり、エッジ２７ｂが位置する他方側は、直線２９ａよりも内径側となる。すなわち、エッジ２７ｂを含む内径面２６ｂの直径をＬ３とすると、Ｌ３＜Ｌ１となるよう構成されている。
【００２１】
このように構成することにより、スラスト玉軸受２１の荷重負荷時において、玉２３の接触楕円２８ａが軌道面２４ａのエッジ２７ａに重なる虞を低減して、玉２３のエッジ当たりを防止することができる。同様に、玉２３の接触楕円２８ｂが軌道面２４ｂのエッジ２７ｂに重なる虞を低減して、玉２３のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉２３と軌道面２４ａとが接触する初期接触角α１を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受２１の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受２１の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００２２】
なお、エッジ２７ａ、２７ｂについては、面取りを設けていることが好ましい。こうすることにより、突発的に多大なスラスト荷重等が作用し、万が一、玉２３とエッジ２７ａ、２７ｂが接触した場合であっても。玉２３とエッジ２７ａ、２７ｂとの接触によるエッジ応力を緩和することができる。この場合、面取りは、Ｒ面取りとすることがさらに好ましい。こうすることにより、軌道面２４ａとエッジ２７ａ、および軌道面２４ｂとエッジ２７ｂを滑らかに連ねるよう構成することができ、さらに玉２３のエッジ当たりを防止することができる。
【００２３】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３は、この発明の他の実施の形態に係るスラスト玉軸受３１の一部を示す断面図であり、図１に対応する。スラスト玉軸受３１の基本的な構成は、図１に示すスラスト玉軸受２１と同様であるため、その説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００２４】
図３を参照して、スラスト玉軸受３１は、内輪３２ａ、外輪３２ｂ、および玉３３を含む。また、軸受の回転軸線に垂直な直線３９ｃと作用線３９ｂとのなす角を接触角α２として示している。図３中、直線３９ｃは、点線で示し、作用線３９ｂは、二点鎖線で示している。ここで、図３に示す断面において、内輪３２ａの接触点３５ａの位置する側の軌道面３４ａと内輪３２ａの外側面となる外径面３６ａの角に位置するエッジ３７ａは、内輪３２ａと玉３３との接触時に形成される接触楕円３８ａの外側にあるよう構成されている。ここでは、玉３３のＰＣＤをＬ４とし、エッジ３７ａを含む外径面３６ａの直径をＬ５とすると、Ｌ５≒Ｌ４となるよう構成されている。また、外輪３２ｂの接触点３５ｂの位置する側の軌道面３４ｂと外輪３２ｂの外側面となる内径面３６ｂの角に位置するエッジ３７ｂは、外輪３２ｂと玉３３との接触時に形成される接触楕円３８ｂの外側にあるよう構成されている。ここでは、エッジ３７ｂを含む内径面３６ｂの直径をＬ６とすると、Ｌ６≒Ｌ４となるよう構成されている。
【００２５】
このように構成することによっても、スラスト玉軸受３１の荷重負荷時において、玉３３の接触楕円３８ａが軌道面３４ａのエッジ３７ａに重なる虞を低減して、玉３３のエッジ当たりを防止することができる。同様に、玉３３の接触楕円３８ｂが軌道面３４ｂのエッジ３７ｂに重なる虞を低減して、玉３３のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉３３と軌道面３４ａとが接触する初期接触角α２を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受３１の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受３１の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００２６】
ここで、上記の実施の形態においては、初期接触角α１、α２は、５０度以上７０度以下とすることが好ましい。このように構成することにより、スラスト玉軸受２１、３１の負荷容量を確実に大きくすることができ、スラスト玉軸受２１、３１の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００２７】
次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。図４は、この発明に係る単列のスラスト玉軸受４１の一部を示す断面図である。スラスト玉軸受４１の基本的な構成は、上記したスラスト玉軸受２１、３１と同様であるため、その説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００２８】
図４を参照して、スラスト玉軸受４１は、内輪４２ａと、外輪４２ｂと、玉４３とを備える。内輪４２ａには、外部となる内径面４５から軌道面４４ａまで貫通する転動体挿入孔４６が設けられている。転動体挿入孔４６は、玉４３を挿入可能な大きさである。転動体挿入孔４６は、環状の内輪４２ａのうち、周方向の一部に設けられている。
【００２９】
このようなスラスト玉軸受４１は、内輪４２ａと外輪４２ｂとを組み合わせた後、軌道面４４ａ、４４ｂで構成される環状のスペースに、転動体挿入孔４６から玉４３を矢印ＩＶで示す方向に順次組入れるようにして形成される。すなわち、環状のスペースに挿入した玉４３を順次、図４の紙面表側方向または裏側方向に移動させながら、玉４３を挿入する。この場合、予め保持器（図示せず）を環状のスペースに配置するようにしてもよい。また、各玉４３間に間座型保持器（図示せず）を転動体挿入孔４６から挿入してもよい。組立て後、転動体挿入孔４６には、止め栓（図示せず）が嵌合される。止め栓は、略円柱状であって、転動体挿入孔４６に嵌合して転動体挿入孔４６を塞ぐ形状である。止め栓の一方の端面は、転動体挿入孔４６に嵌合されたときに、内輪４２ａの軌道面４４ａと連なって軌道面を形成する形状である。このようにして、スラスト玉軸受４１は組立てられる。
【００３０】
また、図５に示すように、スラスト玉軸受を複列に構成することにしてもよい。図５は、この発明に係る複列のスラスト玉軸受５１の一部を示す断面図であり、図４に対応する。図５を参照して、スラスト玉軸受５１は、内輪５２ａと、外輪５２ｂと、複数の玉５３ａ、５３ｂとを備える。玉５３ａ、５３ｂは、複列、すなわち、軸方向に２列で配列されている。また、図４に示すスラスト玉軸受４１と同様に、内輪５２ａには、外部となる内径面５５から軌道面５４ａ、５４ｂまで貫通する２列の転動体挿入孔５６ａ、５６ｂが設けられている。
【００３１】
この場合、スラスト玉軸受５１は複列であるため、さらに負荷容量を大きくして、さらに、寿命および信頼性を向上することができる。
【００３２】
なお、このような複列のスラスト玉軸受５１は、組立てる際に、図５中のＶで示す部分において、玉５３ａ、５３ｂと内輪５２ａとが接触してしまうため、以下のようにして組立てられる。まず、内輪５２ａと外輪５２ｂを組み合わせた後、外輪５２ｂの外径側に加熱装置（図示せず）を配置して外輪５２ｂを加熱する。そして、外輪５２ｂを外径側に熱膨張させる。このようにして、軌道面５４ａ、５４ｂで構成される環状のスペースを径方向に大きくする。次に、玉５３ａ、５３ｂを、転動体挿入孔５６ａ、５６ｂから順次挿入する。玉５３ａ、５３ｂを全て挿入した後に、内径側から止め栓（図示せず）で転動体挿入孔５６ａ、５６ｂを塞ぐ。その後、加熱を止め、外輪５２ｂを元の温度に戻す。このようにして、図５に示す複列のスラスト玉軸受５１は組立てられる。
【００３３】
また、複列のスラスト玉軸受については、軌道輪が軸方向に分割可能な構成であってもよい。図６は、この場合における複列のスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。図６を参照して、スラスト玉軸受６１に備えられる内輪６２ａは、軸方向に２分割された構成である。すなわち、内輪６２ａは、２つの内輪部材６２ｃ、６２ｄを軸方向に組み合わせて構成されている。このようなスラスト玉軸受６１は、内輪６２ａが軸方向に分割されているため、外輪６２ｂを熱膨張させることなく、それぞれの玉６３ａ、６３ｂを組み込んで組立てることができる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態においては、外輪を加熱して熱膨張させ、外輪の熱的変形により環状のスペースを大きくして玉を挿入することにしたが、これに限らず、例えば、内輪の内径側に内輪冷却装置を配置し、これにより内輪を冷却して熱収縮させ、内輪の熱的変形により環状のスペースを大きくして玉を挿入することにしてもよい。
【００３５】
また、上記の実施の形態においては、内輪に転動体挿入孔を設けることにしたが、これに限らず、外輪に転動体挿入孔を設けることにしてもよい。この場合、例えば、外輪の外径面から軌道面まで貫通するように、転動体挿入孔を設ける。また、転動体挿入孔は、径方向および軸方向に延びるよう構成してもよい。さらに、周方向の異なる位置に、複数の転動体挿入孔を設けることにしてもよい。
【００３６】
なお、上記の実施の形態において、面取りは、Ｒ面取りとすることにしたが、これに限らず、他の面取り、例えば、Ｃ面取りを設けることにしてもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態においては、エッジを構成する外径面または内径面は、回転軸線方向に真直ぐに延びた形状としたが、これに限らず、回転軸線に対して傾きを有する形状としてもよい。
【００３８】
ここで、上記した図１等において、理解の容易の観点から図示を省略した保持器を備えるスラスト玉軸受の構成を図示すると、図７に示す通りである。図７は、保持器を含む断面で図１に示すスラスト玉軸受２１を切断した場合の断面図である。また、図８は、スラスト玉軸受２１に備えられる保持器の一部を示す斜視図である。図１、図７および図８を参照して、スラスト玉軸受２１に備えられる保持器７１は、環状であって、一対の環状部７２ａ、７２ｂと、一対の環状部７２ａ、７２ｂを連結して玉２３を収容するポケット７３を形成するように延びる複数の柱部７４とを含む。一対の環状部７２ａ、７２ｂは、径が異なるように構成されている。このような保持器７１の材質としては、樹脂製であることが好ましいが、用途等に応じて砲金製や鉄製としてもよい。
【００３９】
また、上記した図４等において、理解の容易の観点から図示を省略したスラスト玉軸受４１に備えられる間座型保持器を図示すると、図９および図１０に示す通りである。図９は、図４に示すスラスト玉軸受４１内に配置された際の間座型保持器７６を周方向から見た図であり、図１０は、図９に示す矢印Ｘの方向から見た図である。また、図１１は、スラスト玉軸受４１内に組み込まれた状態の玉４３および間座型保持器７６を示す図である。図４、図９〜図１１を参照して、スラスト玉軸受４１に備えられる間座型保持器７６は、円筒状部材を構成する一対の面７７ａ、７７ｂに、玉４３を受け入れるよう球面状に凹んだ凹部７８を設けた形状である。スラスト玉軸受４１内における玉４３は、隣接するように配置された間座型保持器７６の凹部７８で保持される（図１１参照）。このような間座型保持器７６の材質としては、樹脂製や鉄製が好まれる。
【００４０】
なお、上記した保持器７１や間座型保持器７６を備える構成は、上記したいずれのスラスト玉軸受についても適用される。
【００４１】
また、上記したスラスト玉軸受において、保持器を有しない構成、すなわち、総転動体形式としてもよい。
【００４２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明に係るスラスト玉軸受は、風力発電機の旋回部において、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受を用いた風力発電機の主軸支持構造の一例を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る複列スラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図７】図１に示すスラスト玉軸受を、保持器を含む断面で切断した場合の断面図である。
【図８】図１に示すスラスト玉軸受に備えられる保持器の一部を示す斜視図である。
【図９】図４に示すスラスト玉軸受に備えられる間座型保持器を示す図である。
【図１０】図９に示す間座型保持器を図９中の矢印Ｘの方向から見た図である。
【図１１】スラスト玉軸受内に組み込まれた状態の玉および間座型保持器を示す図である。
【図１２】従来における風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。
【図１３】従来におけるスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１ 風力発電機、１２ ブレード、１３ 主軸、１４ 主軸支持軸受、１５ 軸受ハウジング、１６ 増速機、１７ 発電機、１８ ナセル、１９ａ，１９ｂ 大型旋回軸受、２０ 支持台、２１，３１，４１，５１，６１ スラスト玉軸受、２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ 内輪、２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ 外輪、２３，３３，４３，５３ａ，５３ｂ，６３ａ，６３ｂ 玉、２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ 軌道面、２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ 接触点、２６ａ，３６ａ 外径面、２６ｂ，３６ｂ，４５，５５ 内径面、２７ａ，２７ｂ，３７ａ，３７ｂ エッジ、２８ａ，２８ｂ，３８ａ，３８ｂ 接触楕円、２９ａ，２９ｃ，３９ｃ 直線、２９ｂ，３９ｂ 作用線、４６，５６ａ，５６ｂ 転動体挿入孔、６２ｃ,６２ｄ 内輪部材、７１ 保持器、７２ａ，７２ｂ 環状部、７３ ポケット、７４ 柱部、７６ 間座型保持器、７７ａ，７７ｂ 面、７８ 凹部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スラスト玉軸受に関し、特に、負荷容量の大きい箇所に使用されるスラスト玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な風力発電機は、ブレードによって受けた風力エネルギーを基に、発電機等を利用して発電する。図１２は、従来における風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。図１２を参照して、風力発電機１０１は、風力を受けるブレード１０２と、ブレード１０２を一端に固定する主軸１０３と、主軸１０３の他端に接続された増速機１０４と、ロータ軸を介して増速機１０４に連結された発電機１０５と、ナセル１０６とを含む。発電機１０５等は、ナセル１０６内に収容されている。ナセル１０６は、高所において、内輪の内径を２ｍ前後とする大型旋回軸受（図示せず）を介して支持台（図示せず）に旋回可能に取り付けられている。ナセル１０６を支持する大型旋回軸受には、スラスト荷重を受けることができるスラスト軸受が使用される。また、ブレード１０２についても、受ける風力の調整等の観点から、スラスト荷重を受けることができる大型旋回軸受１０７によって旋回可能に支持されている。なお、このようなナセルを支持する大型旋回軸受が、特許第３７０６３９６号（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特許第３７０６３９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ブレード１０２やナセル１０６は風等により様々な方向から荷重を受けるため、風力発電機に使用される大型旋回軸受には、大きなスラスト荷重やモーメント荷重が作用する。ここで、上記した大型旋回軸受の転動体が玉であると、このような荷重が作用したときにスラスト軸受に含まれる軌道輪の軌道面と玉との接触角が大きくなる。そうすると、玉と軌道面との接触楕円が軌道面を乗り上げて、玉がエッジ当たりとなる虞がある。
【０００４】
これを、図１３を用いて説明する。図１３は、上記した大型旋回軸受として使用される従来におけるスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。図１３を参照して、スラスト玉軸受１１１は、内輪１１２ａと、外輪１１２ｂと、内輪１１２ａおよび外輪１１２ｂの軌道面１１４ａ、１１４ｂ上を転動する玉１１３とを備える。なお、一点鎖線で、玉１１３のピッチ円１１９ａを示す。
【０００５】
軌道面１１４ａ、１１４ｂと玉１１３とは、二点鎖線で示す同じ作用線１１９ｂ上にある接触点１１５ａ、１１５ｂにて、それぞれ接触する。また、図１３中のハッチング部分で、玉１１３と軌道面１１４ａ、１１４ｂとの接触時における接触楕円１１８ａ、１１８ｂを示している。ここで、例えば、内輪１１２ａが受ける矢印ＸＩＩＩの方向またはその逆の方向のスラスト荷重やモーメント荷重が大きくなると、玉１１３と軌道面１１４ｂとの接触角θが大きくなる。接触角θとは、図１３において、軸受の回転軸に垂直な直線１１９ｃと作用線１１９ｂとが交わる角度である。なお、図１３中、直線１１９ｃは点線で示している。そうすると、内輪１１２ａのうち、接触点１１５ａの位置する側の軌道面１１４ａのエッジ１１７ａ、すなわち、軌道面１１４ａと外径面１１６ａとの交わる角に位置するエッジ１１７ａに玉１１３の接触楕円１１８ａが重なるようになる。その結果、玉１１３がエッジ１１７ａを乗り越えて、玉１１３と内輪１１２ａとがエッジ当たりしてしまう虞がある。
【０００６】
従来は、このようなエッジ当たりを防止するために、玉１１３と軌道面１１４ａとの初期の接触角θを約４５度とし、θを小さくして対応していた。しかし、θが小さいと、スラスト玉軸受１１１の荷重の負荷容量が小さくなってしまう。このようなスラスト玉軸受１１１は、寿命が短く、また、信頼性が低いものとなってしまう。
【０００７】
この発明の目的は、負荷容量を大きくして、寿命および信頼性を向上することができるスラスト玉軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るスラスト玉軸受は、外径側に軌道面を有する内輪、および内輪に対向して設けられ内径側に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、軌道面上を転動する複数の玉とを備える。また、スラスト玉軸受は、回転軸線を含む平面で切断した断面において、内輪および外輪のそれぞれの軌道面と玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持する。ここで、上記した断面において、軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、接触点の位置する側の軌道面と軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、回転軸線と平行であって玉の中心を通る直線を径方向の境界として、軌道輪の主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置する。
【０００９】
このようなスラスト玉軸受は、荷重負荷時において、玉の接触楕円が軌道面のエッジに重なる虞を低減して、玉のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉と軌道面とが接触する初期接触角を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００１０】
この発明の他の局面においては、スラスト玉軸受は、外径面に軌道面を有する内輪、および内輪に対向して設けられ内径面に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、軌道面上を転動する複数の玉とを備える。また、スラスト玉軸受は、回転軸線を含む平面で切断した断面において、内輪および外輪のそれぞれの軌道面と玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持する。ここで、上記した断面において、軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、接触点の位置する側の軌道面と軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、軌道輪と玉との接触時に形成される接触楕円の外側にある。
【００１１】
このようなスラスト玉軸受についても、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができ、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００１２】
好ましくは、玉と軌道面との初期接触角は、５０度以上７０度以下である。玉と軌道面との初期接触角をこのような範囲とすることにより、スラスト玉軸受の負荷容量を確実に大きくすることができ、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００１３】
さらに好ましくは、エッジには、面取りが設けられている。こうすることにより、エッジと玉が接触した場合であっても、玉とエッジとの接触によるエッジ応力を緩和することができる。面取りは、Ｒ面取りが好ましい。こうすることにより、軌道面とエッジを滑らかに連ねることができる。
【００１４】
さらに好ましくは、スラスト玉軸受は、複列である。こうすることにより、さらに負荷容量を大きくして、さらに、寿命および信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このようなスラスト玉軸受は、荷重負荷時において、玉の接触楕円が軌道面のエッジに重なる虞を低減して、玉のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉と軌道面とが接触する初期接触角を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受を、例えば、ナセルやブレードを支持する軸受として適用した風力発電機の一例を示す図である。図２を参照して、風力発電機１１は、風力を受けるブレード１２と、ブレード１２を一方端に固定された主軸１３と、主軸１３を支持する主軸支持軸受１４と、主軸支持軸受１４を組み込む軸受ハウジング１５と、主軸１３の他方端に取り付けられた増速機１６と、増速機１６に連結された発電機１７と、発電機１７等を覆うナセル１８とを含む。増速機１６の出力軸は、発電機１７のロータ軸に結合されている。ナセル１８は、内輪の内径を２ｍ前後とする大型旋回軸受１９ａで支持台２０上に旋回自在に支持されている。ナセル１８は、旋回用モータにより、減速機を介して任意の角度に旋回させられる。また、ブレード１２についても、受ける風力の調整等の観点から、スラスト荷重を受けることができる大型旋回軸受１９ｂによって支持されている。ここで、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受は、ナセル１８を旋回自在に支持する大型旋回軸受１９ａやブレード１２を支持する大型旋回軸受１９ｂとして適用される。
【００１７】
次に、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受について説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。図１は、スラスト玉軸受２１が支持する回転軸の回転軸線（図示せず）を含む平面で切断した場合の断面図である。
【００１８】
図１を参照して、スラスト玉軸受２１は、外径側に軌道面２４ａを有する内輪２２ａ、および内輪２２ａに対向して設けられ内径側に軌道面２４ｂを有する外輪２２ｂを含む軌道輪と、軌道面２４ａ、２４ｂ上を転動する複数の玉２３と、複数の玉２３を保持する保持器（図示せず）とを備える。内輪２２ａの外径面２６ａおよび外輪２２ｂの内径面２６ｂは、スラスト玉軸受２１の回転軸線方向に真直ぐに延びている。なお、玉２３の中心を通り、回転軸線に平行な直線２９ａを図１中の一点鎖線で示している。また、図１においては、理解の容易の観点から、保持器の図示を省略している。
【００１９】
スラスト玉軸受２１は、内輪２２ａおよび外輪２２ｂのそれぞれの軌道面２４ａ、２４ｂと玉２３とが軸方向の異なる接触点２５ａ、２５ｂで接触し、図１中の矢印Ｉの方向またはその逆の方向に負荷されるスラスト荷重を支持する。接触点２５ａと接触点２５ｂはそれぞれ、玉２３の中心を通り、図１中の二点鎖線で示す荷重の作用線２９ｂ上にある。なお、図１中のハッチング部分で、玉２３と軌道面２４ａ、２４ｂとの接触時における接触楕円２８ａ、２８ｂを示している。また、軸受の回転軸線に垂直な直線２９ｃと作用線２９ｂとのなす角を接触角α１として示している。図１中、直線２９ｃは、点線で示し、作用線２９ｂは、二点鎖線で示している。
【００２０】
ここで、図１に示す断面において、内輪２２ａの接触点２５ａの位置する側の軌道面２４ａと内輪２２ａの外側面となる外径面２６ａとの角に位置するエッジ２７ａは、回転軸線と平行であって玉２３の中心を通る直線２９ａを径方向の境界として、内輪２２ａの主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置するよう構成されている。ここで、内輪２２ａの場合、主要部が位置する一方側は、直線２９ａよりも内径側となり、エッジ２７ａが位置する他方側は、直線２９ａよりも外径側となる。すなわち、玉２３のピッチ円の直径であるＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）をＬ１とし、エッジ２７ａを含む外径面２６ａの直径をＬ２とすると、Ｌ２＞Ｌ１となるよう構成されている。また、外輪２２ｂの接触点２５ｂの位置する側の軌道面２４ｂと外輪２２ｂの外側面となる内径面２６ｂとの角に位置するエッジ２７ｂについても、回転軸線と平行であって玉２３の中心を通る直線２９ａを径方向の境界として、外輪２２ｂの主要部が位置する一方側から延びて境界を越え他方側に位置するよう構成されている。外輪２２ｂの場合、主要部が位置する一方側は、直線２９ａよりも外径側となり、エッジ２７ｂが位置する他方側は、直線２９ａよりも内径側となる。すなわち、エッジ２７ｂを含む内径面２６ｂの直径をＬ３とすると、Ｌ３＜Ｌ１となるよう構成されている。
【００２１】
このように構成することにより、スラスト玉軸受２１の荷重負荷時において、玉２３の接触楕円２８ａが軌道面２４ａのエッジ２７ａに重なる虞を低減して、玉２３のエッジ当たりを防止することができる。同様に、玉２３の接触楕円２８ｂが軌道面２４ｂのエッジ２７ｂに重なる虞を低減して、玉２３のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉２３と軌道面２４ａとが接触する初期接触角α１を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受２１の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受２１の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００２２】
なお、エッジ２７ａ、２７ｂについては、面取りを設けていることが好ましい。こうすることにより、突発的に多大なスラスト荷重等が作用し、万が一、玉２３とエッジ２７ａ、２７ｂが接触した場合であっても。玉２３とエッジ２７ａ、２７ｂとの接触によるエッジ応力を緩和することができる。この場合、面取りは、Ｒ面取りとすることがさらに好ましい。こうすることにより、軌道面２４ａとエッジ２７ａ、および軌道面２４ｂとエッジ２７ｂを滑らかに連ねるよう構成することができ、さらに玉２３のエッジ当たりを防止することができる。
【００２３】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３は、この発明の他の実施の形態に係るスラスト玉軸受３１の一部を示す断面図であり、図１に対応する。スラスト玉軸受３１の基本的な構成は、図１に示すスラスト玉軸受２１と同様であるため、その説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００２４】
図３を参照して、スラスト玉軸受３１は、内輪３２ａ、外輪３２ｂ、および玉３３を含む。また、軸受の回転軸線に垂直な直線３９ｃと作用線３９ｂとのなす角を接触角α２として示している。図３中、直線３９ｃは、点線で示し、作用線３９ｂは、二点鎖線で示している。ここで、図３に示す断面において、内輪３２ａの接触点３５ａの位置する側の軌道面３４ａと内輪３２ａの外側面となる外径面３６ａの角に位置するエッジ３７ａは、内輪３２ａと玉３３との接触時に形成される接触楕円３８ａの外側にあるよう構成されている。ここでは、玉３３のＰＣＤをＬ４とし、エッジ３７ａを含む外径面３６ａの直径をＬ５とすると、Ｌ５≒Ｌ４となるよう構成されている。また、外輪３２ｂの接触点３５ｂの位置する側の軌道面３４ｂと外輪３２ｂの外側面となる内径面３６ｂの角に位置するエッジ３７ｂは、外輪３２ｂと玉３３との接触時に形成される接触楕円３８ｂの外側にあるよう構成されている。ここでは、エッジ３７ｂを含む内径面３６ｂの直径をＬ６とすると、Ｌ６≒Ｌ４となるよう構成されている。
【００２５】
このように構成することによっても、スラスト玉軸受３１の荷重負荷時において、玉３３の接触楕円３８ａが軌道面３４ａのエッジ３７ａに重なる虞を低減して、玉３３のエッジ当たりを防止することができる。同様に、玉３３の接触楕円３８ｂが軌道面３４ｂのエッジ３７ｂに重なる虞を低減して、玉３３のエッジ当たりを防止することができる。そうすると、玉３３と軌道面３４ａとが接触する初期接触角α２を大きくすることができる。したがって、スラスト玉軸受３１の負荷容量を大きくすることができる。また、スラスト玉軸受３１の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００２６】
ここで、上記の実施の形態においては、初期接触角α１、α２は、５０度以上７０度以下とすることが好ましい。このように構成することにより、スラスト玉軸受２１、３１の負荷容量を確実に大きくすることができ、スラスト玉軸受２１、３１の寿命および信頼性を大きく向上することができる。
【００２７】
次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。図４は、この発明に係る単列のスラスト玉軸受４１の一部を示す断面図である。スラスト玉軸受４１の基本的な構成は、上記したスラスト玉軸受２１、３１と同様であるため、その説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００２８】
図４を参照して、スラスト玉軸受４１は、内輪４２ａと、外輪４２ｂと、玉４３とを備える。内輪４２ａには、外部となる内径面４５から軌道面４４ａまで貫通する転動体挿入孔４６が設けられている。転動体挿入孔４６は、玉４３を挿入可能な大きさである。転動体挿入孔４６は、環状の内輪４２ａのうち、周方向の一部に設けられている。
【００２９】
このようなスラスト玉軸受４１は、内輪４２ａと外輪４２ｂとを組み合わせた後、軌道面４４ａ、４４ｂで構成される環状のスペースに、転動体挿入孔４６から玉４３を矢印ＩＶで示す方向に順次組入れるようにして形成される。すなわち、環状のスペースに挿入した玉４３を順次、図４の紙面表側方向または裏側方向に移動させながら、玉４３を挿入する。この場合、予め保持器（図示せず）を環状のスペースに配置するようにしてもよい。また、各玉４３間に間座型保持器（図示せず）を転動体挿入孔４６から挿入してもよい。組立て後、転動体挿入孔４６には、止め栓（図示せず）が嵌合される。止め栓は、略円柱状であって、転動体挿入孔４６に嵌合して転動体挿入孔４６を塞ぐ形状である。止め栓の一方の端面は、転動体挿入孔４６に嵌合されたときに、内輪４２ａの軌道面４４ａと連なって軌道面を形成する形状である。このようにして、スラスト玉軸受４１は組立てられる。
【００３０】
また、図５に示すように、スラスト玉軸受を複列に構成することにしてもよい。図５は、この発明に係る複列のスラスト玉軸受５１の一部を示す断面図であり、図４に対応する。図５を参照して、スラスト玉軸受５１は、内輪５２ａと、外輪５２ｂと、複数の玉５３ａ、５３ｂとを備える。玉５３ａ、５３ｂは、複列、すなわち、軸方向に２列で配列されている。また、図４に示すスラスト玉軸受４１と同様に、内輪５２ａには、外部となる内径面５５から軌道面５４ａ、５４ｂまで貫通する２列の転動体挿入孔５６ａ、５６ｂが設けられている。
【００３１】
この場合、スラスト玉軸受５１は複列であるため、さらに負荷容量を大きくして、さらに、寿命および信頼性を向上することができる。
【００３２】
なお、このような複列のスラスト玉軸受５１は、組立てる際に、図５中のＶで示す部分において、玉５３ａ、５３ｂと内輪５２ａとが接触してしまうため、以下のようにして組立てられる。まず、内輪５２ａと外輪５２ｂを組み合わせた後、外輪５２ｂの外径側に加熱装置（図示せず）を配置して外輪５２ｂを加熱する。そして、外輪５２ｂを外径側に熱膨張させる。このようにして、軌道面５４ａ、５４ｂで構成される環状のスペースを径方向に大きくする。次に、玉５３ａ、５３ｂを、転動体挿入孔５６ａ、５６ｂから順次挿入する。玉５３ａ、５３ｂを全て挿入した後に、内径側から止め栓（図示せず）で転動体挿入孔５６ａ、５６ｂを塞ぐ。その後、加熱を止め、外輪５２ｂを元の温度に戻す。このようにして、図５に示す複列のスラスト玉軸受５１は組立てられる。
【００３３】
また、複列のスラスト玉軸受については、軌道輪が軸方向に分割可能な構成であってもよい。図６は、この場合における複列のスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。図６を参照して、スラスト玉軸受６１に備えられる内輪６２ａは、軸方向に２分割された構成である。すなわち、内輪６２ａは、２つの内輪部材６２ｃ、６２ｄを軸方向に組み合わせて構成されている。このようなスラスト玉軸受６１は、内輪６２ａが軸方向に分割されているため、外輪６２ｂを熱膨張させることなく、それぞれの玉６３ａ、６３ｂを組み込んで組立てることができる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態においては、外輪を加熱して熱膨張させ、外輪の熱的変形により環状のスペースを大きくして玉を挿入することにしたが、これに限らず、例えば、内輪の内径側に内輪冷却装置を配置し、これにより内輪を冷却して熱収縮させ、内輪の熱的変形により環状のスペースを大きくして玉を挿入することにしてもよい。
【００３５】
また、上記の実施の形態においては、内輪に転動体挿入孔を設けることにしたが、これに限らず、外輪に転動体挿入孔を設けることにしてもよい。この場合、例えば、外輪の外径面から軌道面まで貫通するように、転動体挿入孔を設ける。また、転動体挿入孔は、径方向および軸方向に延びるよう構成してもよい。さらに、周方向の異なる位置に、複数の転動体挿入孔を設けることにしてもよい。
【００３６】
なお、上記の実施の形態において、面取りは、Ｒ面取りとすることにしたが、これに限らず、他の面取り、例えば、Ｃ面取りを設けることにしてもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態においては、エッジを構成する外径面または内径面は、回転軸線方向に真直ぐに延びた形状としたが、これに限らず、回転軸線に対して傾きを有する形状としてもよい。
【００３８】
ここで、上記した図１等において、理解の容易の観点から図示を省略した保持器を備えるスラスト玉軸受の構成を図示すると、図７に示す通りである。図７は、保持器を含む断面で図１に示すスラスト玉軸受２１を切断した場合の断面図である。また、図８は、スラスト玉軸受２１に備えられる保持器の一部を示す斜視図である。図１、図７および図８を参照して、スラスト玉軸受２１に備えられる保持器７１は、環状であって、一対の環状部７２ａ、７２ｂと、一対の環状部７２ａ、７２ｂを連結して玉２３を収容するポケット７３を形成するように延びる複数の柱部７４とを含む。一対の環状部７２ａ、７２ｂは、径が異なるように構成されている。このような保持器７１の材質としては、樹脂製であることが好ましいが、用途等に応じて砲金製や鉄製としてもよい。
【００３９】
また、上記した図４等において、理解の容易の観点から図示を省略したスラスト玉軸受４１に備えられる間座型保持器を図示すると、図９および図１０に示す通りである。図９は、図４に示すスラスト玉軸受４１内に配置された際の間座型保持器７６を周方向から見た図であり、図１０は、図９に示す矢印Ｘの方向から見た図である。また、図１１は、スラスト玉軸受４１内に組み込まれた状態の玉４３および間座型保持器７６を示す図である。図４、図９〜図１１を参照して、スラスト玉軸受４１に備えられる間座型保持器７６は、円筒状部材を構成する一対の面７７ａ、７７ｂに、玉４３を受け入れるよう球面状に凹んだ凹部７８を設けた形状である。スラスト玉軸受４１内における玉４３は、隣接するように配置された間座型保持器７６の凹部７８で保持される（図１１参照）。このような間座型保持器７６の材質としては、樹脂製や鉄製が好まれる。
【００４０】
なお、上記した保持器７１や間座型保持器７６を備える構成は、上記したいずれのスラスト玉軸受についても適用される。
【００４１】
また、上記したスラスト玉軸受において、保持器を有しない構成、すなわち、総転動体形式としてもよい。
【００４２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明に係るスラスト玉軸受は、風力発電機の旋回部において、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受を用いた風力発電機の主軸支持構造の一例を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係るスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る複列スラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【図７】図１に示すスラスト玉軸受を、保持器を含む断面で切断した場合の断面図である。
【図８】図１に示すスラスト玉軸受に備えられる保持器の一部を示す斜視図である。
【図９】図４に示すスラスト玉軸受に備えられる間座型保持器を示す図である。
【図１０】図９に示す間座型保持器を図９中の矢印Ｘの方向から見た図である。
【図１１】スラスト玉軸受内に組み込まれた状態の玉および間座型保持器を示す図である。
【図１２】従来における風力発電機の主軸支持構造の図解的側面図である。
【図１３】従来におけるスラスト玉軸受の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１ 風力発電機、１２ ブレード、１３ 主軸、１４ 主軸支持軸受、１５ 軸受ハウジング、１６ 増速機、１７ 発電機、１８ ナセル、１９ａ，１９ｂ 大型旋回軸受、２０ 支持台、２１，３１，４１，５１，６１ スラスト玉軸受、２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ 内輪、２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ 外輪、２３，３３，４３，５３ａ，５３ｂ，６３ａ，６３ｂ 玉、２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂ，５４ａ，５４ｂ 軌道面、２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ 接触点、２６ａ，３６ａ 外径面、２６ｂ，３６ｂ，４５，５５ 内径面、２７ａ，２７ｂ，３７ａ，３７ｂ エッジ、２８ａ，２８ｂ，３８ａ，３８ｂ 接触楕円、２９ａ，２９ｃ，３９ｃ 直線、２９ｂ，３９ｂ 作用線、４６，５６ａ，５６ｂ 転動体挿入孔、６２ｃ,６２ｄ 内輪部材、７１ 保持器、７２ａ，７２ｂ 環状部、７３ ポケット、７４ 柱部、７６ 間座型保持器、７７ａ，７７ｂ 面、７８ 凹部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径側に軌道面を有する内輪、および前記内輪に対向して設けられ内径側に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、前記軌道面上を転動する複数の玉とを備え、
回転軸線を含む平面で切断した断面において、前記内輪および前記外輪のそれぞれの軌道面と前記玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持するスラスト玉軸受であって、
前記断面において、前記軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、前記接触点の位置する側の前記軌道面と前記軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、前記回転軸線と平行であって前記玉の中心を通る直線を径方向の境界として、前記軌道輪の主要部が位置する一方側から延びて前記境界を越え他方側に位置する、スラスト玉軸受。
【請求項２】
外径面に軌道面を有する内輪、および前記内輪に対向して設けられ内径面に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、前記軌道面上を転動する複数の玉とを備え、
回転軸線を含む平面で切断した断面において、前記内輪および前記外輪のそれぞれの軌道面と前記玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持するスラスト玉軸受であって、
前記断面において、前記軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、前記接触点の位置する側の前記軌道面と前記軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、前記軌道輪と前記玉との接触時に形成される接触楕円の外側にある、スラスト玉軸受。
【請求項３】
前記玉と前記軌道面との初期接触角は、５０度以上７０度以下である、請求項１または２に記載のスラスト玉軸受。
【請求項４】
前記エッジには、面取りが設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【請求項５】
前記面取りは、Ｒ面取りである、請求項４に記載のスラスト玉軸受。
【請求項６】
前記スラスト玉軸受は、複列である、請求項１〜５のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【請求項１】
外径側に軌道面を有する内輪、および前記内輪に対向して設けられ内径側に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、前記軌道面上を転動する複数の玉とを備え、
回転軸線を含む平面で切断した断面において、前記内輪および前記外輪のそれぞれの軌道面と前記玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持するスラスト玉軸受であって、
前記断面において、前記軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、前記接触点の位置する側の前記軌道面と前記軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、前記回転軸線と平行であって前記玉の中心を通る直線を径方向の境界として、前記軌道輪の主要部が位置する一方側から延びて前記境界を越え他方側に位置する、スラスト玉軸受。
【請求項２】
外径面に軌道面を有する内輪、および前記内輪に対向して設けられ内径面に軌道面を有する外輪を含む軌道輪と、前記軌道面上を転動する複数の玉とを備え、
回転軸線を含む平面で切断した断面において、前記内輪および前記外輪のそれぞれの軌道面と前記玉とが軸方向の異なる接触点で接触してスラスト荷重を支持するスラスト玉軸受であって、
前記断面において、前記軌道輪のうちの少なくとも一方のうち、前記接触点の位置する側の前記軌道面と前記軌道輪の外側面との角に位置するエッジは、前記軌道輪と前記玉との接触時に形成される接触楕円の外側にある、スラスト玉軸受。
【請求項３】
前記玉と前記軌道面との初期接触角は、５０度以上７０度以下である、請求項１または２に記載のスラスト玉軸受。
【請求項４】
前記エッジには、面取りが設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【請求項５】
前記面取りは、Ｒ面取りである、請求項４に記載のスラスト玉軸受。
【請求項６】
前記スラスト玉軸受は、複列である、請求項１〜５のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１７４６８８（Ｐ２００９−１７４６８８Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５３６（Ｐ２００８−１６５３６）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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